我們知道地球在太陽(yáng)系中是如何運(yùn)動(dòng)的，也知道我們?cè)阢y河系中是怎樣運(yùn)動(dòng)的，那么我們?cè)谟钪嬷惺窃鯓舆\(yùn)動(dòng)的?

地球在太陽(yáng)系和銀河系中的運(yùn)動(dòng)

我們生活在地球上，萬(wàn)有引力把我們牢牢的束縛在地球表面，當(dāng)我們坐著或者躺下來(lái)休息的時(shí)候，通常會(huì)認(rèn)為自己靜止不動(dòng)，然而當(dāng)我們走出地球，在太陽(yáng)系的層面上，我們會(huì)看到地球就像一艘宇宙飛船，正在以極高的速度在太陽(yáng)系中飛馳。

首先，地球每時(shí)每刻都在繞軸自轉(zhuǎn)，在其赤道上的線速度達(dá)到了1700公里/小時(shí)的速度。

1700公里/小時(shí)!這個(gè)速度對(duì)我們?nèi)祟惖娘w行器來(lái)說(shuō)已經(jīng)相當(dāng)快了，但在宇宙的層面的并不怎么快。如果我們小時(shí)換算成秒，地球的自轉(zhuǎn)速度就會(huì)變成每秒0.5公里。

地球除了自轉(zhuǎn)，還跟太陽(yáng)系的其他星球一起，繞母恒星公轉(zhuǎn)。地球?yàn)榱丝朔?yáng)的引力，保持其穩(wěn)定的軌道，公轉(zhuǎn)速度達(dá)到了30千米/秒，這比它的自轉(zhuǎn)要快的多。在地球軌道內(nèi)部的行星，例如：金星和水星，它們的公轉(zhuǎn)速度更快，因?yàn)橐Ω螅厍蜍壍劳獠康乃行行怯捎陔x太陽(yáng)遠(yuǎn)，所以公轉(zhuǎn)的就相對(duì)較慢。

以上就是太陽(yáng)系運(yùn)動(dòng)的樣子，但是太陽(yáng)也不是鼓勵(lì)的存在與宇宙中，而是身處在更大的結(jié)構(gòu)銀河系中，為了使得銀河系這樣的大結(jié)構(gòu)跟太陽(yáng)系一樣穩(wěn)定，銀河系也必須旋轉(zhuǎn)，不然就會(huì)因?yàn)橐μs在一起。

所以巨大的銀河系也在運(yùn)動(dòng)，它里面的所有恒星、行星、氣體、塵埃、黑洞、暗物質(zhì)以及你能想到的任何物質(zhì)都在銀河系內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，這些物質(zhì)都會(huì)給銀河系提供一個(gè)凈引力，而且它們的運(yùn)動(dòng)也會(huì)受到所有物體引力的影響。這時(shí)一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，因?yàn)榘奈镔|(zhì)是在太多了。

我們太陽(yáng)系可以說(shuō)處在銀河系的郊區(qū)，離銀河系中心25000光年，這個(gè)位置并不是那么的嘈雜和繁華，相對(duì)來(lái)說(shuō)一些異常天體的活動(dòng)比較少，物質(zhì)密度也小，所以就更加安全。

太陽(yáng)系繞銀河系中心運(yùn)行的軌道也是一個(gè)橢圓形的軌道，周期為2.2 - 2.5億年左右，在這段漫長(zhǎng)的旅途中，太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)速度為每秒220公里，這比地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)也快的多。

那么，我們可以把地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，以及太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)疊加在一起，就能知道我們身處在地球上，是如何在銀河系中運(yùn)動(dòng)的。

上圖其實(shí)是對(duì)太陽(yáng)系運(yùn)動(dòng)最準(zhǔn)確的描述，有些動(dòng)圖會(huì)出現(xiàn)外行星滯后內(nèi)行星的情況，這其實(shí)是不對(duì)的。太陽(yáng)系的行星基本都處在同一平面的上，并且我們太陽(yáng)系的軌道平面還跟銀河系平面有一個(gè)60°的夾角，上圖也體現(xiàn)了出來(lái)。

銀河系在宇宙中的運(yùn)動(dòng)

那么銀河系除了自轉(zhuǎn)在宇宙中是靜止不動(dòng)嗎?絕對(duì)不可能，因?yàn)槲覀兊你y河系在宇宙中也不是一個(gè)孤立的場(chǎng)星系，而是身處在一個(gè)更大的結(jié)構(gòu)中。因?yàn)樵谟钪嫖镔|(zhì)結(jié)構(gòu)形成的過(guò)程中，基本上所有的大質(zhì)量物質(zhì)都會(huì)在引力的主導(dǎo)下，相互靠攏，并加速，有些合并在了一起形成更大的星系，而有些就會(huì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成各大的集合。

在整個(gè)宇宙138億年的歷史上，所有的物質(zhì)結(jié)構(gòu)都會(huì)移動(dòng)、聚集，最終從一個(gè)物質(zhì)分布介乎均勻的宇宙變成了一個(gè)具有團(tuán)塊、集群、和星系結(jié)構(gòu)豐富的宇宙。

那么在大尺度上，物質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)我們銀河系的運(yùn)動(dòng)有什么影響?

銀河系也會(huì)跟我們的地球一樣被周圍物質(zhì)的引力所影響，包括周圍的星系、星期群和星系團(tuán)。也就是說(shuō)，銀河系周圍最近、質(zhì)量最大的物體會(huì)直接影響銀河系在宇宙中的運(yùn)動(dòng)。而所有的臨近星系也一樣，都會(huì)彼此在引力的作用下運(yùn)動(dòng)。

目前我們已經(jīng)很精確的繪制出了銀河系周圍的一些星系和星系團(tuán)，對(duì)我們銀河系在宇宙中的運(yùn)動(dòng)有了更多的理解。

但是如果我們想要真正了解銀河系在宇宙中的運(yùn)動(dòng)，僅僅是通過(guò)附近星系的引力影響是難以推斷出銀河系在宇宙中的運(yùn)動(dòng)速度，因?yàn)榇蠹叶荚趧?dòng)，我們要以誰(shuí)為參考，判定銀河系的運(yùn)動(dòng)呢?所以我們必須找到一個(gè)靜止的參考系。

靜止的參考系，告訴了我們?cè)谟钪嬷械倪\(yùn)動(dòng)情況

不論我們看天空中的任何一個(gè)地方，都能看到大爆炸留下的2.725K背景輻射，雖然在在微波輻射中的各個(gè)區(qū)域都有微小的溫度波動(dòng)(大約100微開(kāi)爾文)，但是在天空中除了被銀河系平面阻擋的地方，其他的所有區(qū)域溫度都是相同的：2.725K。

產(chǎn)生這樣充滿全天空的輻射是因?yàn)樵?38億年前，大爆炸的熱狀態(tài)就已經(jīng)充滿了整個(gè)宇宙，并一直在漫長(zhǎng)的歷史中膨脹和冷卻。

在微波輻射形成之前，也就是宇宙誕生到38萬(wàn)年間，由于宇宙溫度太高，光在會(huì)電離任何形成的中性原子，所以這時(shí)的宇宙是一個(gè)電離的狀態(tài)，但是隨著宇宙空間的擴(kuò)張，光子紅移損失能量后，宇宙冷卻中性原子才能形成。

在CMB發(fā)射之前的電離等離子體(L)，然后是向一個(gè)對(duì)光子透明的中性宇宙(R)的過(guò)渡。

當(dāng)中性原子形成以后，光子就可以在宇宙中自由的沿直線傳播了，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的旅程就達(dá)到了我們現(xiàn)在的地球。

按理說(shuō)微波輻射在全天空是均勻的，但事實(shí)上，我們觀察到的微波輻射并不是完全一致的2.725K，而是天空的一半?yún)^(qū)域到另外一半?yún)^(qū)域存在細(xì)微的差別。一邊看起來(lái)稍微能熱一點(diǎn)，而另外一遍稍微冷一點(diǎn)。

微波輻射是覆蓋了全天空的圖案，這說(shuō)明宇宙的一半是熱的，一半是冷的?這顯然不可能。

雖然熱的一面是2.728 K，而冷的一面的2.722 K，看起來(lái)相差不大，但是這個(gè)溫度波動(dòng)比其他尺度上的波動(dòng)高了100倍左右。

為什么能在這么大的尺度上產(chǎn)生比尺度更大的波動(dòng)呢?

答案肯定不是宇宙一半熱，一半冷，當(dāng)然這也不屬于宇宙微波背景上的真實(shí)波動(dòng)。

其實(shí)還有一種效應(yīng)可以讓微波輻射的光子在一個(gè)方向上更熱，一個(gè)方向上更冷，那么就是運(yùn)動(dòng)!

這其實(shí)就是多普勒效應(yīng)，向光源移動(dòng)，光的能量會(huì)增加;遠(yuǎn)離光源，能量就會(huì)降低。

所以微波輻射一半熱、一半冷的原因并不是宇宙本身的原因，而是我們?cè)谔罩羞\(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。由于微波輻射背景是絕對(duì)靜止的。所以我們就可以通過(guò)微波輻射的紅移知道我們?cè)谟钪嬷械倪\(yùn)動(dòng)速度。

我們知道太陽(yáng)系在銀河系中運(yùn)動(dòng)，銀河系在本地星系群中運(yùn)動(dòng)，本地星系群也在運(yùn)動(dòng)，根據(jù)微波輻射的紅移我們發(fā)現(xiàn)，地球相對(duì)于CMB的運(yùn)動(dòng)速度是627±22千米/秒。這也是我們相對(duì)于宇宙空間的運(yùn)動(dòng)速度。

相對(duì)論告訴我們，宇宙中沒(méi)有一個(gè)絕對(duì)通用的靜止參考系，但是大爆炸還是給了我們一個(gè)微波背景輻射。就算宇宙在膨脹，但微波輻射背景相對(duì)于空間也是靜止的。在宇宙中，每一個(gè)星系都有一個(gè)“特殊速度”，也就是因?yàn)榭臻g膨脹帶來(lái)的速度，但是星系相對(duì)于本地的空間和微波輻射并沒(méi)有因?yàn)榕蛎浂\(yùn)動(dòng)。

而相對(duì)于本地空間的運(yùn)動(dòng)，才是我們?cè)谟钪嬷械恼鎸?shí)運(yùn)動(dòng)。

關(guān)鍵詞： 地球 自轉(zhuǎn)速度